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Radiación solar y balance de la Tierra

Física

Conceptos clave

La Tierra recibe energía del Sol en forma de radiación electromagnética.
La constante solar es la intensidad que llega justo fuera de la atmósfera.
No toda esa energía se absorbe: parte se refleja (albedo).
El promedio sobre toda la Tierra es menor que la constante solar.

La constante solar

Es la potencia solar por unidad de área en la órbita de la Tierra: $S \approx 1360\,\text{W m}^{-2}$ .
Se mide sobre una superficie perpendicular a los rayos, fuera de la atmósfera.
La intensidad es potencia por área (W m⁻²).

Reparto sobre la Tierra

La Tierra intercepta los rayos con su área de disco ( $\pi r^2$ ) pero los reparte sobre toda su superficie ( $4\pi r^2$ ).
Por eso la intensidad media es $\dfrac{S}{4}\approx 340\,\text{W m}^{-2}$ .
El ángulo de incidencia y la noche reducen aún más el promedio local.

Albedo

Albedo = fracción de radiación que la superficie refleja.
El hielo y las nubes tienen albedo alto (reflejan mucho); el océano, bajo.
Energía absorbida $= (1-\text{albedo})\times$ intensidad incidente.

Ejemplo resuelto

Problema: si la constante solar es 1360 W m⁻² y el albedo 0,30, halla la intensidad media absorbida.
Intensidad media incidente: $\dfrac{S}{4}=\dfrac{1360}{4}=340\,\text{W m}^{-2}$ .
Absorbida: $(1-0{,}30)\times340 = 0{,}70\times340 = 238\,\text{W m}^{-2}$ .

En el examen IB

Distingue la constante solar (perpendicular, fuera de la atmósfera) de la intensidad media ( $S/4$ ).
El factor 1/4 viene de repartir el disco interceptado sobre toda la esfera.
Error frecuente: olvidar restar la fracción reflejada (albedo).
Intensidad = potencia por área (W m⁻²); no la confundas con potencia (W).